En nuestros informes y memorias de cálculo empleamos generalmente el término: relación Demanda/Capacidad (D/C), entendiendo por demanda a las solicitaciones (fuerzas) que inciden sobre el elemento de análisis y por capacidad a la resistencia asociada a la solicitación, tracción, compresión, etc.
Esta relación indica que tan cercano se encuentra el elemento a exceder su capacidad, es decir si el ratio D/C>1.00 significa que el elemento estará sometido a solicitaciones mayores a la que es capaz de soportar siendo un dimensionado deficiente.
Los software’s de calculo presentan el ratio D/C asociado a la sección planteada o el perfil seleccionado, lo que nos permite realizar múltiples iteraciones hasta encontrar un ratio D/C adecuado.
A manera de ejemplo, se presenta el típico ejemplo de perfil tipo “H” biarticulado sometido exclusivamente a fuerzas de compresión:
Por lo tanto, tendríamos la demanda del elemento, empleando el método de diseño LRFD, tenemos que Pu=1.2*140kip + 1.6*420kip = 840 kip.
La capacidad del elemento está determinada por sus propiedades mecánicas, su disposición y condiciones de apoyo. Empleando las expresiones del capitulo E de la norma AISC 360 podremos definir la resistencia nominal del elemento analizado.
El resultado anterior nos demuestra que el perfil no es capaz de soportar las fuerzas impuestas ya que el ratio D/C=1.41, quiere decir que se ha excedido en 41% su capacidad teórica.
Para obtener un diseño eficiente, podemos cambiar el perfil o variar su disposición. En este caso optaremos por la segunda opción, es decir mantenemos el mismo perfil y agregamos arriostres que evitan el pandeo alrededor del eje débil.
Este resultado nos demuestra que el perfil es capaz de soportar las fuerzas impuestas ya que el ratio D/C=0.906, quiere decir que las cargas impuestas representan el 90.6% de su capacidad teórica, manteniendo constante la demanda y adicionando arriostres que restringen el pandeo alrededor del eje débil.
Este resultado es verificado adicionalmente con un programa de cálculo estructural, obteniendo el mismo resultado.
Ahora bien, la interrogante sería cual es el factor D/C adecuado?, ya que según el calculo realizado anteriormente el elemento cumple con las solicitaciones impuestas. ¿Así mismo se podría concluir que el elemento posee un cierto grado de Seguridad Estructural?
No hay una sola respuesta para la primera interrogante, ya que cada calculista determina en base de la experiencia los ratios de D/C adecuados, incluso determinar una jerarquía o proporción de los ratios D/C en función al elemento de análisis, entre otras consideraciones.
Con respecto a la segunda interrogante, con el simple hecho de obtener un ratio D/C<1.00 el elemento analizado posee una seguridad estructural, debido amplificaciones de las cargas y minoración de las resistencias nominales, evidentemente mientras menor sea el ratio D/C mayor seguridad obtendremos, pero al mismo tiempo obtendremos estructuras mas robustas y por ende mas caras, nuestro objetivo es encontrar el punto óptimo con una seguridad estructural adecuado al tipo de estructura a analizar.
No hay que olvidar que la demanda (solicitaciones de carga), son determinados a partir de un análisis estructural, por lo que un modelo o representación correcta de la estructura nos mostrará valores fiables de D/C y seguridad estructural.
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